未来气候变化对不同国家茶适宜分布区的影响

茶是对气候变化敏感的重要经济作物, 评价全球气候变化对茶分布和生产的影响对相关国家经济发展和茶农的生计至关重要。本研究基于全球858个茶分布点和6个气候因子数据, 利用物种分布模型预测全球茶的潜在适宜分布区及其在2070年的不同温室气体排放情景(RCP2.6和RCP8.5)下的变化。结果表明: 当前茶在五大洲均有适宜分布区, 主要集中在亚洲、非洲和南美洲, 并且最冷季平均温和最暖季降水量主导了茶的分布。预计2070年, 茶的适宜分布区变化在不同的大洲、国家和气候情景间将存在差异。具体来说, 茶的适宜分布区总面积将会减少, 减少的区域主要位于低纬度地区, 而中高纬度地区的适宜分布区将扩张, 由此可能导致茶的适宜分布区向北移动; 重要的产茶国中, 阿根廷、缅甸、越南等茶适宜分布区面积会减少57.8%-95.8%, 而中国和日本的适宜分布面积则会增加2.7%-31.5%。未来全球新增的适宜分布区中, 约有68%的地区土地覆盖类型为自然植被, 因此可能导致新茶树种植园的开垦和自然植被及生物多样性保护产生冲突。     

物种分布区范围地理格局的Rapoport法则

Rapoport法则最初是关于物种分布的纬度位置与纬度分布宽度的关系的假说, 被认为是宏观生态学的重要假说之一。Rapoport法则提出以后引发了广泛的实证检验和理论探讨, 并扩展到海拔和海洋深度梯度的分析。对Rapoport法则的检验发展了多种算法, 包括基于中域效应模型的比较分析法, 提出了气候变异性等多种机理解释, 并建立了物种分布区范围格局与物种丰富度格局、分布边界限制等重要宏观生态学现象之间的联系。关于该法则的普适性仍存在明显的意见分歧, 但分析和检验方法被认为是影响结果的重要因素, 方法的改进将是这一领域今后研究的关键。本文主要从Rapoport法则的概念、检验方法、机理性解释, 关于其普适性的争论及其与物种丰富度格局的关系等方面, 综述这一领域的研究进展。     

中国自然保护区分布现状及合理布局的探讨

为了保护中国丰富的生物多样性, 我国已经建立了大量的自然保护区。评价这些保护区的布局对于生物多样性的有效保护无疑是十分重要的。本文收集了截至2007年底我国建立的2,047个保护区的有关资料, 利用地理信息系统技术, 分析了这些保护区的分布现状和生物多样性的保护状况, 包括保护的植被类型、野生保护物种以及热点地区。结果表明: 我国自然保护区的覆盖面积达到145.7万km2, 占中国陆地面积的15.2%, 超过世界平均水平(13.4%); 在我国47种自然植被类型中, 有21种植被类型的被保护面积比例低于10%, 说明这些类型可能没有得到充分的保护。应用Dobson筛除算法对216个保护区中的保护物种进行筛除分析, 发现仅西双版纳、武夷山、长白山、高黎贡山、祁连山5个保护区即包含了381个保护物种(约占总数783种的50%); 前21个保护区可包含占总数75%的保护物种(590种)。根据不同方案划分的生物多样性热点保护地区仍存在一些保护空缺地, 如新疆北部、四川与长江以南地区, 因此, 我国的保护区布局有待进一步改进。     

国裸子植物物种丰富度空间格局与多样性中心

中国拥有世界上最丰富的裸子植物区系,对理解全球裸子植物分布变化与系统演化具有重要意义.我们利用中国天然分布的202种裸子植物的水平和垂直分布信息获得物种分布区范围,探讨了中国裸子植物在科、属、种水平的分布特点.总体上,中国裸子植物物种丰富度南高北低,山地裸子植物丰富度较高,平原和高原相对贫乏;随分类阶元变高,丰富度高值区域面积逐渐扩大,高值中心逐渐南移.占中国陆地面积5%的裸子植物最丰富区域内分布了85%的中国自然分布的裸子植物物种.我们将这些区域划分为6个裸子植物多样性中心:(1)东喜马拉雅-横断山脉-秦岭,(2)滇黔桂-南岭,(3)华中山地,(4)黄山-武夷山脉,(5)海南岛南部山地,(6)长白山(甑峰山附近).各中心裸子植物区系之间的特点和联系反映了各自地理位置的差异和空间距离的隔离作用,其中横断山脉地区是中国裸子植物最重要的分化中心.     

中国北方草地生物量动态及其与气候因子的关系

草地生态系统在全球碳循环中扮演重要角色. 中国草地约占中国陆地面积的1/3, 但对其碳库大小、动态及其与气候变化的关系缺乏系统研究. 基于341个样地调查的地上、地下生物量资料和1982~2006年的卫星遥感数据, 利用地上生物量与遥感数据之间及地上生物量与地下生物量之间的关系, 估算了中国北方草地生物量碳库及其空间分布, 分析了过去25年生物量碳密度和碳库的时间动态及其与气候变化的关系. 结果显示: (1) 中国北方草地生物量碳库为557.5 Tg C, 地上、地下生物量密度分别为39.5和244.6 g C/m², 地下部分占总生物量碳库的86%; (2) 1982~2006年间中国草地生物量碳库呈微弱增加趋势, 平均年增量为0.2 Tg C, 但自20世纪80年代末, 草地生物量并未呈现显著的变化趋势; (3) 草地生物量的年际波动主要受1~7月降水的影响, 而与温度关系较弱. 不同草地类型之间生物量-气候关系存在一定差异, 较为干旱的荒漠草原和典型草原的生物量波动与降水关系密切; 高寒草甸的生物量则与1~7月均温显著正相关, 而与降水的关系较弱. 结果表明, 不同草地生态系统对未来气候变化的响应可能存在差异.     

深圳市大鹏半岛土地利用变化对植被覆盖动态的影响

城市化背景下的植被覆盖动态研究对于区域生态保护工作具有重要的指导意义.利用深圳市1995-2007年的遥感数据以及1996和2007年土地变更调查资料,基于归一化植被指数轨迹追踪分析和叠图代数计算方法,对大鹏半岛植被覆盖动态类型及其空间分异、土地利用变化结构和格局特征以及土地利用变化与植被覆盖动态之间的响应关系进行研究.结果表明:1995-2007年,研究区65％的地区植被覆盖发生显著改变,植被覆盖状况总体趋于好转;城市化和商品农业发展是该区土地利用动态变化的主要成因,研究时段内31％的地表发生了用地功能转变;土地利用变化是区内植被覆盖发生改变的重要成因之一,约35％的植被覆盖出现退降过程区域与土地功能转变有关;55％的用地功能转变区域因机械干扰导致植被覆盖退化,但至研究期末,大多数退化区域已经进入植被覆盖显著改善阶段.     

内蒙古温带草地生物量及其与环境因子的关系

利用实际观测的113个地面数据，估算了内蒙古温带草地地上、地下生物量的大小，揭示了其空间分布和地下生物量的垂直分布规律，并探讨了不同环境因素对地上、地下生物量的调控作用．主要结果如下：（1）3种草地类型（荒漠草原、典型草原和革甸草原）的生物量存在显著差异；其地上生物量分别为56．6，133．4和196．7g／m^2，地下生物量分别为301．0，688．9和1385．2g／m^2；（2）地上生物量和地下生物量均呈现自西南向东北增加的空间分布特征；3种草地具有相似的地下生物量垂直分布特征；总体上，温带草地表层（0～10cm）地下生物量约占总地下生物量的一半；（3）降水是导致内蒙古温带草地生物量空间变异的主要因子．地下生物量的垂直分布与降水关系密切，而受土壤质地和草地类型的影响较弱．     

冻融对土壤氮素损失及有效性的影响

土壤冻融交替是寒冷生态系统土壤氮素循环的重要驱动力。已有研究表明冻融交替作用能够促进氮素周转,从而缓解因土壤有效氮素缺乏而引起的植物生长限制。即便如此,冻融环境下土壤有效氮素供应量远高于其利用量,过剩的氮素会通过气态(N2O-N)排放、淋溶和径流等途径损失。论述了季节冻融环境和模拟冻融条件下土壤氮素损失状况;同时分析了影响冻融土壤N2O生产的相关因素、产生途径及冻融期N2O大量排放的机制;针对冻融交替过程中土壤氮素有效性问题,探讨了氮矿化、可溶性有机氮(DON)和微生物量氮(MBN)与氮素损失的关系。评述了土壤冻融研究中存在的不足,认为模型研究、土壤微生物功能、氮素转化中间产物、土壤-植物界面过程是未来值得关注和深入探讨的研究方向。     

长江三峡库区昆虫丰富度的海拔梯度格局——气候、土地覆盖及采样效应的影响

为了探讨长江三峡库区昆虫丰富度的海拔分布格局以及关键影响因子,针对库区记录的3517种昆虫及其中的害虫,我们整理了这些物种的海拔分布范围数据,分析不同分类学水平、种域宽度等级和分类群的物种丰富度海拔分布模式,采用回归树方法探讨主导的影响因素,并检验相关的假说。结果显示:1)在科、属、种水平,三峡库区分布的昆虫和害虫丰富度均呈随海拔上升先增而后减的格局;狭域、中域和广域种具有显著不同的格局,但三个种域等级的昆虫物种丰富度在海拔1400m以上均显著下降,而害虫丰富度在海拔1200m以上即显著下降。2)对记录昆虫种数>20的科进行TWINSPAN分类,得到物种丰富度海拔格局的4种主要模式;尽管不同程度受采样效应的影响,4种模式均属于单峰格局;3)库区土地利用类型的海拔变化对昆虫、害虫物种丰富度海拔分布具有首要和直接的影响;水热平衡或初级生产力是影响昆虫海拔格局的主导气候因子;而1月均温=0℃可能是限制大多数昆虫物种分布上限的临界温度。上述结果表明,三峡库区的昆虫物种丰富度及其不同组分均具有典型的单峰分布格局,这种格局是人类活动与气候梯度综合作用的结果,但前者的作用更为直接,主要体现在土地利用的海拔梯度变化。这些认识对昆虫多样性资源管理和农林业害虫防治具有参考意义。     

外源氮添加对高寒草地门源草原毛虫种群密度的影响

近几十年以来,中国陆地生态系统的大气氮沉降持续增加。这种外源氮输入会影响植物多样性和生产力,进而影响植食性昆虫的种群动态。门源草原毛虫(Gynaephora menyuanensis)是青藏高原东北部高寒草地的主要植食性昆虫,种群数量爆发时会造成巨大的生态经济损失。为了探明草原毛虫种群密度如何响应氮沉降加剧,依托青海海北高寒草地“外源氮添加梯度”控制实验平台(0、25、50、100 kg N hm^-2 a^-1),详细调查了门源草原毛虫的种群密度及其相关的食物数量、质量和栖息地环境变化。结果表明：(1)外源氮添加显著影响门源草原毛虫的虫口密度(ANOVA:F=3.29,P=0.04),且草原毛虫虫口密度随氮添加量的增加呈线性增加趋势(R~2=0.31,P=0.005)。(2)外源氮添加梯度下,食物质量(叶片氮含量),而非食物数量(植物地上生物量和禾草地上生物量)和栖息地环境(土壤温度、湿度和光照条件),是草原毛虫虫口密度变化的关键影响因素。基于上述结果,可以预测：未来氮沉降的加剧可能促进青藏高原高寒草地门源草原毛虫的虫害爆发。研究将为全球变化背...